Реферат: Какое место занимает картина мира физиков-теоретиков среди всех возможных таких картин

КАРТИНА МИРА, СОЗДАВАЕМАЯ ФИЗИКОМ-ТЕОРЕТИКОМ

Какое место занимает картина мира физиков-теоретиков среди всех возможных таких картин? Благодаря исполь­зованию языка математики эта картина удовлетворяет наиболее высоким требованиям в отношении строгости и точности выражения взаимозависимостей. Но зато фи­зик вынужден сильнее ограничивать свой предмет, доволь­ствуясь изображением наиболее простых, доступных на­шему опыту явлений, тогда как все сложные явления не могут быть воссозданы человеческим умом с той точ­ностью и последовательностью, которые необходимы фи­зику-теоретику. Высшая аккуратность, ясность и уверен­ность — за счёт полноты. Но какую прелесть может иметь охват такого небольшого среза природы, если наиболее тонкое и сложное малодушно и боязливо оставляется в стороне? Заслуживает ли результат столь скромного за­нятия гордого названия «картины мира»?

Я думаю — да, ибо общие положения, лежащие в осно­ве мысленных построений теоретической физики, претен­дуют быть действительными для всех происходящих в при­роде событий. Путём чисто логической дедукции из них

можно было бы вывести картину, т. е. теорию всех явлений природы, включая жизнь, если этот процесс дедукции не вы­ходил бы далеко за пределы творческой возможности чело­веческого мышления. Следовательно, отказ от полноты фи­зической картины мира не является принципиальным.

Отсюда вытекает, что высшим долгом физиков явля­ется поиск тех общих элементарных законов, из которых путём чистой дедукции можно получить картину мира. К этим законам ведёт не логический путь, а только осно­ванная на проникновении в суть опыта интуиция. При та­кой неопределённости методики можно думать, что существует произвольное число равноценных систем тео­ретической физики; в принципе это мнение безусловно верно. Но история показала, что из всех мыслимых по­строений в данный момент только одно оказывается пре­обладающим. Никто из тех, кто действительно углублялся в предмет, не станет отрицать, что теоретическая система практически однозначно определяется миром наблюде­ний, хотя никакой логический путь не ведёт от наблюде­ний к основным принципам теории.

(Из статьи А. Эйнштейна «Методы научного исследования».)

158




Страница рукописи А. Эйнштейна, посвященной обшей теории относительности.

Эйнштейн «имел счастье заметить» устройство мироздания — природу гравитации, связывающей все тела во Вселенной. Гравитация выглядит как силовое взаимодействие масс, на са­мом же деле это проявление свойств геометрии пространства, а точнее, пространства-времени — свойств, по­рождаемых кривизной нашего мира. Кривизна в свою очередь возникает оттого, что мир не пуст, но полон материей — веществом и полями... Если вести отсчёт от 1905 г., на со­здание общей теории относитель­ности у него ушло целое десятиле­тие. Решающий рывок пришёлся на 1915 г., когда в один прекрасный день он увидел: его уравнения способны объяснить то, что для ньютоновской механики оставалось загадкой. Тако­во было мучившее астрономов допол­нительное смещение перигелия Мер­курия на 43" в столетие. Эйнштейн испытал радостное потрясение. Сво­ему другу Паулю Эренфесту он при­знался: «Я был в экстазе неделю!».

^ ТРУДНЫЕ ВРЕМЕНА

Эйнштейн говорил о гениальном датском физике Нильсе Боре, что тот с молодых лет казался загипнотизи­рованным своими исканиями. Это можно было сказать и про него самого. Приятель Эйнштейна врач Янош Плесч писал: «Ум его не огра­ничен ничем... и не подчиняется ни­каким заранее установленным прави­лам: он спит, пока его не разбудят, он бодрствует, пока ему не скажут, что пора спать, аппетит к нему прихо­дит, когда ему подают кушанье, и тогда он может есть, пока его не оста­новят... За ним нужно присматривать как за малым ребёнком...». О себе Эйнштейн как-то раз написал удиви­тельно: «А чтобы Вы не очень надо мной смеялись, добавлю: мне от­лично известно, что я — весёлый зяблик...».

Несмотря на такое признание, Эйнштейн говорил порой, что зави­дует участи одинокого смотрителя на далёком маяке, особенно когда у него выдавалось трудное время. Ве­роятно, самыми тяжёлыми в житей­ском смысле были для учёного годы разлада с первой женой Милевой Марич, матерью обоих его сыновей, с которой он связал судьбу ещё в сту­денческую пору.

Времена выпадали трудные не только в личной жизни. В 1933 г., пос­ле прихода Гитлера к власти, Эйн­штейн нашёл временное прибежище в Бельгии под покровительством ко­ролевы Елизаветы и короля Альберта, распорядившегося о тайной охране Эйнштейна, потому что до Бельгии



А. Эйнштейн. 1946 г.

*В 1923 г. Эрнест Резерфорд на вопрос о том, что он думает о теории отно­сительности, ответил: «А, чепуха... Для нашей работы это не нужно».

Перигелий — бли­жайшая к Солнцу точка орбиты небесного тела, обращающегося вокруг него.

159


^ ДРАМА ИДЕЙ

Одиночество Эйнштейна в последний период жизни усугублялось ещё одним мотивом. В его письме 1947 г. к выдающемуся немецкому физику Максу Борну есть такая фраза: «Ты веришь в играющего в кости Бога, а я — в пол­ную закономерность в мире объективно сущего...». Эти слова означали, что, по мнению Эйнштейна, Природа не является, вопреки представлениям квантовой механи­ки, вероятностным миром, где господствуют законы случая.

Поразительно: Эйнштейн, с открытия которого нача­лись исследования волн-частиц и который столько сделал для того, чтобы родилась механика этих «микрокентав­ров», продолжал верить в классическую однозначную при­чинность! В истории физики остался «матч века»: его еди­ноборство с Нильсом Бором на Сольвеевском конгрессе, состоявшемся в Брюсселе в 1927 г.

В 1911 г. Эрнест Сольве (1838—1922), бельгийский химик-технолог и предприниматель, и Вальтер Нернст (1864—1941), выдающийся немецкий физик и химик, решили собрать в Брюсселе знаменитых физиков, чтобы обсудить современные проблемы науки. Финансировал предприятие Сольве, поэтому конгрессы получили назва­ние Сольвеевских.

День за днём Эйнштейн выдвигал тончайшие возраже­ния против основного положения квантовой теории — со-

отношения неопределённостей, — но всякий раз терпел неудачу. Полемика выявила со всей беспощадностью, что на стороне Бора были парадоксальные реалии микромира, а на его стороне — только классическая традиция и вера в постижимость мира. Здесь кончалась физика и начина­лась философия. Недаром сам Эйнштейн говорил про историю физики: «Это драма — драма идей!».



Участники 1-го Сольвеевского конгресса. 1911 г.

дошли угрозы нацистов распра­виться с ним. Два агента стали по­всюду сопровождать 54-летнего про­фессора.

Эйнштейну предложили почёт­ные профессуры в Париже и Мадри­де, американцы пригласили его в Принстон, в Институт фундамен-



Рабочее место А. Эйнштейна в Институте фундаментальных исследований. Принстон. 1955 г.

тальных исследований ( англ. Institute for Advanced Study). Эйнштейн пред­почёл Принстон и не ошибся. На 22 года — до самой его смерти в апреле 1955 г. — этот тихий «город высокой учёности» стал для учёного желанной обителью. Он обладал сво­бодой и независимостью. У него



Памятник А. Эйнштейну в Вашингтоне.

160


не было никаких обязанностей, кроме одной: делать то, что заблагорас­судится. Главными для Эйнштейна в принстонские десятилетия стали по­иски законов единой теории поля. Он верил, что у Природы есть такие законы, объясняющие все взаимо­действия масс и зарядов, все прояв­ления гравитации и электромагне­тизма и «сплачивающие» их в единое целое.

Над камином в принстонском ка­бинете учёного было выгравирова­но изречение: «Бог хитроумен, но не злонамерен». Оно выражало веру Эйнштейна в разумное устройство Природы, которая воодушевляла его в поисках единой теории. Но эта теория никак не давалась ему в руки,

непреодолимые трудности возника­ли на пути. Времена снова оказались для него нелёгкими. А другие теоре­тики, хотя и исполненные величай­шего почтения к нему, этих тяжких поисков не одобряли.

С годами Эйнштейн действитель­но превращался в одинокого смот­рителя на маяке, которой освещал «дорогу в никуда», как полагало по­давляющее большинство его совре­менников. Но может быть, в своих надеждах он был всё-таки прав? Ведь поиски единой теории, правда на не­сколько иных путях, позднее захва­тили многих физиков и не без успеха продолжаются в наши дни. В сущно­сти, сейчас в науке выполняется именно программа Эйнштейна...



А. Эйнштейн в Принстоне.

^ НИЛЬС БОР И КВАНТОВАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

Погружённый в размышления, отка­завшийся от обыденных радостей жизни бледный отшельник — этому хрестоматийному образу «настояще­го учёного» Нильс Бор соответство­вал меньше всего. Друзья вспомина­ют его непревзойдённым лыжником, летящим по снежному склону; счаст­ливым главой семейства, окружён­ным детьми, а потом внуками; азарт­ным спорщиком, душой компании. Пожалуй, событий его долгой и на­сыщенной жизни хватило бы на не­скольких человек.

НАЧАЛО

Родился Нильс Хенрик Давид Бор 7 октября 1885 г. в семье, которая представляла собой настоящую науч­ную династию: отец великого физи­ка, Христиан Бор, был профессором физиологии, младший брат, Харальд Август (1887—1951), стал выда­ющимся математиком, а один из сы­новей Нильса Бора, Ore (родился

в 1922 г.), — физиком и лауреатом Нобелевской премии.

Христиан и Эллен Бор сумели со­здать в семье атмосферу свободы и уважения, дать детям прочный фун­дамент знаний и развить уверенность в себе, благодаря чему расцвели их



Нильс Бор.

161




Нильс Бор на защите докторской диссертации. Рисунок в газете «Дагбладет». Апрель 1911 г.



Эрнест Резерфорд. Барельеф работы Э. Гиллара — подарок П. Л. Капицы Н. Бору.

таланты. Мальчики присутствовали на традиционных встречах в доме Боров, где велись оживлённые дис­куссии на самые разные темы. Кроме учёных, друзей отца, здесь бывали художники, писатели, музыканты, приезжали гости из других стран.

Добродушный, застенчивый Нильс и бойкий, насмешливый Харальд были неразлучны в детстве и оста­лись самыми близкими людьми на всю жизнь. С разницей в год братья поступили в Копенгагенский универ­ситет; Нильс увлёкся физикой и фи­лософией, Харальд — математикой. Один из участников студенческих дискуссий так вспоминал братьев: «...казалось, они мыслят едино. Они поправляли друг друга или защи­щали то или иное положение пылко, но доброжелательно. Идеи стано­вились более отточенными... Подоб­ный метод мышления был настоль­ко присущ братьям, что никто другой не мог вступить в их спор». Впослед­ствии именно Нильс Бор разовьёт и сделает основным в физике метод поиска научной истины в ходе не­прерывного диалога и столкновения мнений.

Увлекались братья и футболом, они даже входили в состав нацио­нальной сборной Дании и стали зна­мениты на всю страну задолго до обретения научной славы. Позже, ког­да Нильс Бор получил Нобелевскую премию, датские спортивные газеты вышли с заголовками: «Нашему вра­тарю дали Нобелевскую премию!».

^ «НАУЧНЫЙ ОТЕЦ»

В 1908 г. Нильс Бор получил степень доктора наук, защитив диссертацию по электронной теории металлов. После отдыха он отправился в Кем­бридж к главе Кавендишской лабо­ратории Джозефу Джону Томсону (1856—1940), английскому физику, открывшему электрон. Вначале дела шли не слишком удачно, однако

спустя несколько месяцев Бор позна­комился с Эрнестом Резерфордом (1871 — 1937). Прославленный учё­ный произвёл на молодого человека огромное впечатление, и Бору стало ясно: он хочет работать только с этим шумным, весёлым человеком, обладающим поразительной науч­ной интуицией. Резерфорд со свой­ственной ему проницательностью быстро оценил потенциал датча­нина. Он говорил коллегам: «Этот Бор — самый талантливый парень, которого мне приходилось встре­чать». В апреле 1912 г. Бор переехал в Манчестер, где находилась знаме­нитая резерфордовская лаборато­рия, в которой уже были совершены многие открытия в области атомной физики.

Здесь Бор чувствовал себя счаст­ливым. Лекции по самым животре­пещущим вопросам физики, новые эксперименты, традиционные вечер­ние чаепития, сопровождавшиеся увлечёнными спорами, — в лабора­тории было всё, что нужно молодо­му учёному для быстрого роста. Ре­зерфорд стал для Бора не просто руководителем, а «научным отцом», старшим другом, всегда готовым по­нять, поддержать, мягко предосте­речь от поспешных выводов и бурно радоваться его успеху.

Первое пребывание Бора в Ман­честере длилось лишь четыре ме­сяца, но именно в это время роди­лись идеи, которые легли в основу будущей квантовой революции. Ман­честер отныне стал для Бора второй родиной, куда он возвращался снова и снова в самые плодотворные и са­мые тяжёлые периоды своей жизни.

^ СПАСЁННЫЙ АТОМ

Нильс Бор не случайно торопился вернуться в Копенгаген — там его ждала невеста, Маргарет, Ещё одним событием этого счастливого года была их свадьба.

162


^ СЕМЬЯ БОРА

Брак Нильса и Маргарет оказался на редкость счастливым и гармоничным. Бор мог рассчитывать на понимание жены и поддержку всех своих начи­наний; она помогала ему готовить статьи, переводить их на английский, вела переписку. Главное же — благо­даря Маргарет в доме царила атмос­фера теплоты, доброжелательности и искреннего участия, в которой любой новый человек быстро справлялся с напряжением и раскрывался, а ото­рванные от дома молодые люди, студенты и сотрудники Бора, не чувство­вали себя одиноко.

Спустя несколько лет в семье по­явился первенец, а затем один за другим ещё четверо сыновей. Так же как в своё время его отец, Бор обо­жал проводить время с детьми, обу­чать их самым разным вещам — от рубки деревьев до катания на лыжах. В зарубежных поездках Бора по оче­реди сопровождали сыновья — отец хотел, чтобы мальчики увидели мир.

Счастливую семейную жизнь Бора омрачила трагедия, случившаяся в 1934 г. Его старший сын, 19-летний

Христиан, погиб на глазах у отца: его смыло с палубы прогулочной яхты поднявшимся шквалом.

Бор всегда с уважением относился к интересам сыновей и предоставил им свободу в определении своего пути. Ханс стал врачом, Эрик — ин­женером, Эрнест — адвокатом, и только один, Ore, последовал приме­ру отца и работал вместе с ним. В дни семейных праздников и школьных ка­никул дом Боров наполнялся много­численными внуками, и Нильс возил­ся с ними с таким же удовольствием, как когда-то с сыновьями.



Н. Бор с семьей в Москве. 1937 Слева стоит П. Л. Капица.



Н. Бор с женой. Марка Дании, выпушенная к 100-летию Н. Бора.



Ore Бор. Марка Доминиканской Республики.

Бор занял место доцента в родном университете и всё свободное время отдавал разработке новых идей. В те­чение года напряжённой работы и постоянной переписки с Резерфордом он создал знаменитую трило­гию — три статьи, в которых излагал основные идеи своей теории стро­ения атома.

Строение атома было уже выясне­но экспериментами Резерфорда. Вок­руг тяжёлого ядра вращаются лёгкие электроны. Оставалось непонятным главное. Согласно законам электро­динамики Максвелла, электроны, двигаясь с центростремительным ускорением, должны излучать элект­ромагнитные волны, терять энергию и падать на ядро. Атом Резерфорда

был неустойчив, и никакие хитроум­ные уловки не могли его спасти. Именно этот отрицательный резуль­тат и стал отправной точкой поисков Бора. Вопрос о стабильности атома «просто невозможно решить посред­ством уже известных правил». Нужно изменить не модель атома, а сами правила физики.

В 1900 г. немецкий физик Макс Планк решил в чём-то похожую про­блему. Согласно законам класси­ческой физики, любое тело должно почти мгновенно излучить в про­странство всю свою тепловую энер­гию и остыть до абсолютного нуля (ультрафиолетовая катастрофа). Планк вышел из этого тупика (а заод­но вывел формулу спектра теплового



Марка Дании, выпущенная

к 50-летию боровской теории атома.

163




Макс Планк.

излучения тел), предположив, что энергия излучается не непрерывно, а порциями — квантами. По рассказу сына Планка, отец говорил тогда, что он либо сделал открытие первого ранга, сравнимое с открытиями Нью­тона, либо полностью ошибается.

В 1905 г, Эйнштейн с помощью квантовой идеи объяснил явление фотоэффекта. Квант электромагнит­ного излучения ведёт себя как неде­лимая частица и поэтому может вы­бивать электроны из металла. Теперь Бор применил идею кванта к атому. Если орбитальный момент электро­на L равен целому числу квантов Планка L= nћ, (n= 1, 2,...) то элект­рон не может непрерывно излучать, постепенно теряя свой момент вра­щения. Излучать он способен лишь порциями, прыгая с одной стацио­нарной орбиты на другую, более низкую. Самая низкая орбита ( n=1) оказывается заведомо устойчивой — меньше, чем ft, момент электрона быть не может.

В теории Бора частота излучения электрона совершенно не зависела от частоты его обращения, как того требовала классическая электроди­намика. Она определялась разницей в энергии между начальной и конеч­ной орбитами, и это непринуждённо и просто объясняло спектры атомов. Эйнштейн назвал теорию Бора про­явлением «высшей музыкальности в сфере теоретической мысли». Он признавался, что у него также «воз­никали подобные мысли, но не хва­тило духа их развить».



Нильс Бор. 20-е гг. XX в.

Резерфорд, однако, в письме Бору сразу же указал на главную трудность новой теории. «Как электрон уста­навливает частоту, с которой он дол­жен колебаться при переходе из од­ного стационарного состояния в другое? Видимо, Вы будете вынуж­дены предположить, что электрон заранее „знает", где остановиться».

Реакция научного мира оказалась быстрой и бурной, сторонники и противники новой теории сталкива­лись в многочисленных дискуссиях. Макс Фон Лауэ сказал по поводу гипотезы Бора: «Это вздор! Уравне­ния Максвелла действительны во всех обстоятельствах, и электрон должен излучать непрерывно». Недо­вольство физиков старого поко­ления выразил лорд Джон Уильям Рэлей: «Не берусь утверждать, что от­крытия так не делаются. Быть может, и делаются. Но меня такое не устра­ивает». Через некоторое время всё же стало ясно: работы Бора изменили физику и задали направление её раз­вития на весь XX век.

^ ЛЮБИМОЕ ДЕТИЩЕ

В 1914-м, в год начала Первой ми­ровой войны, Резерфорд вновь при­гласил Бора к себе в лабораторию. Эксперименты и научные споры проходили теперь на фоне тревож­ных сводок с фронтов и беспокой­ства за судьбу призванных в армию коллег. Резерфорд прилагал макси­мум усилий, чтобы спасти своих уче­ников от военной мясорубки, но это удавалось не всегда. Ударом для мно­гих стала гибель молодого и талант­ливого английского физика Генри Гвина Джефриса Мозли (1887-1915), обнаружившего перед самой войной совпадение заряда ядра ато­ма с порядковым номером элемента. Открытие Мозли явилось убедитель­ным подтверждением теории Бора. Через три года Бор вернулся в Ко­пенгаген с новыми идеями и новой

164


мечтой: создать в родном городе на­учный центр, подобный лаборатории Резерфорда, где физики из разных стран могли бы работать и общаться. Идея нашла отклик у земляков. Один из друзей юности Бора, ставший пре­успевающим предпринимателем, пе­редал на строительство Института теоретической физики большую сум­му денег и организовал сбор допол­нительных средств по подписке. Го­род выделил под институт участок на краю прекрасного парка.

Бор с головой ушёл в новый про­ект. Он даже отказался от предложе­ния, которое в другое время застави­ло бы его забыть обо всём на свете: Резерфорд вновь предлагал ему рабо­ту в лаборатории. В письме старше­му другу Бор объяснял своё решение: «Я считаю себя морально обязанным помочь всем, что в моих силах, раз­витию физических исследований в Дании... Мне бы так хотелось снова поселиться в Манчестере, я уверен, что это сыграло бы колоссальную роль в моей исследовательской рабо­те... Разумеется, средства для неё, моё собственное жалованье, а также обо­рудование будут значительно ниже английских стандартов. Но я считаю своим долгом остаться и работать здесь, хотя превосходно отдаю себе отчёт в том, что результаты будут куда более скромными, чем в случае, если бы я согласился работать с Вами». Пришлось ограничиться лишь крат­кой поездкой в Англию к Резерфорду, который сменил Дж. Дж. Томсона на почётнейшем для физика посту главы Кавендишской лаборатории. Фактически Бор мог стать преемни­ком Резерфорда в Манчестере, одна­ко выбрал работу на родине.

Наконец 15 сентября 1920 г. в при­сутствии множества гостей, среди которых находился и Резерфорд, ин­ститут был открыт. Здесь было пред­усмотрено всё: лаборатории (хотя пока и не очень богатые оборудова­нием), идеальные для физиков ма­ленькие, скромные кабинеты, про-

^ СТИЛЬ БОРА

В статьях Бора нет ни вступления, ни заключения. После краткого обзо­ра он сразу же переходит к сути дела. Такой стиль у него выработался ещё в юности. В школе Нильс однажды поразил учителя сочинением под названием «Прогулка в порт», состоящим из двух фраз: «Мой брат и я пришли гулять в порт. Там мы увидели, как корабли причаливают к причалам». Другое сочинение о металлах заканчивалось фразой: «В за­ключение я хотел бы упомянуть об алюминии». В Копенгагенском уни­верситете преподаватель химии, услышав однажды серию взрывов, ска­зал не оборачиваясь: «Это Бор». Он не ошибся — для экспериментатора Нильс был слишком любознателен.

Бор считался тугодумом, но умел мыслить глубоко и парадоксально. Вероятно, такое мышление и нужно было в эпоху квантовой револю­ции, когда в течение трёх десятилетий учёные неуверенно брели к исти­не по шатким мосткам явно некорректных, но необходимых теорий. Из­вестный немецкий физик Джеймс Франк (1882—1964) рассказал историкам, как Бор в 1920 г. отвечал на вопросы о квантовой модели атома. На многие вопросы ответов не последовало: по признанию са­мого Бора, в его построении нет окончательности. «Порою он усажи­вался неподвижно с выражением безнадёжной апатии на пустом лице. Глаза его становились бессмысленными, безвольно повисали руки, и он делался до такой степени неузнаваемым, что вы терялись... Но вдруг он озарялся изнутри. Вы видели, как вспыхивает в нём искра, и он произ­носил: „Так, теперь я это понимаю!..". Я уверен, что такая сосредото­ченность бывала свойственна Ньютону».

сторная аудитория для дискуссий, удобная библиотека, столовая, выход в парк. Ничего подобного специаль­но для учёных не создавалось со вре­мён Александрийского мусейона.

Простое и изящное здание Инсти­тута теоретической физики превра­тилось в одну из достопримечатель­ностей Копенгагена. Полтора десятка лет спустя рядом построили здание Института математики, который воз­главил брат Бора Харальд.

^ ГЕРОИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ

В конце 1922 г. за свою теорию ато­ма Нильс Бор стал лауреатом Нобе­левской премии по физике. Лико­вала вся страна: это была первая в истории Нобелевская премия, при­суждённая датчанину. Свою нобелев­скую лекцию Бор закончил словами: «Наша теория находится ещё в самой предварительной стадии, многие

*Впоследствии Институ­ту теоретической физики присвоили имя Нильса Бора, а Институту матема­тики — имя Ханса Кристи­ана Эрстеда.

165




Семинар в Институте теоретической физики в Копенгагене. В первом ряду

О. Клейн, Н. Бор, В. Гейзенберг, В. Паули, Г. Гамов, Л. Ландау, Г. Крамерс. 1930 г.

фундаментальные проблемы ожи­дают своего разрешения». Впереди была огромная работа.

В последующие годы, названные потом «героическим временем», Бор

и собравшиеся в Институте теорети­ческой физики молодые учёные, сре­ди которых были лучшие умы того времени: швейцарец Вольфганг Пау­ли (1900—1958), англичанин Поль Адриен Морис Дирак (1902—1984), немец Вернер Гейзенберг (1901 — 1976), — продолжили штурм атома. Гипотезы рождались и опроверга­лись, эксперименты давали всё но­вые факты, дискуссии заходили в ту­пик, а затем вспыхивали с новой силой. Порой учёных охватывали ус­талость и отчаяние, но в институте были традиционные способы пре­одоления кризисов: прогулки, спорт, любимые Бором вестерны (при этом он никогда не мог уследить за сю­жетом и требовал от окружающих пояснений), бесконечные шутки и розыгрыши.

«Превосходно, что мы столкну­лись с парадоксом, — любил гово­рить Бор. — Значит, есть надежда на прогресс». И прогресс в самом деле был. К 1926 г. оформились две сис­темы описания атома — матричная механика Гейзенберга и волновая механика австрийского физика-тео­ретика Эрвина Шрёдингера (1887— 1961). Первая описывала электрон как частицу, вторая — как волну. При этом обе теории были несомнен­но верными и подтверждались дан­ными экспериментов. Как это объ­яснить?

Возникали новые и новые вопро­сы. Гейзенберг убедительно доказал, что невозможно одновременно уста­новить скорость электрона и его по­ложение в пространстве, поскольку сам факт наблюдения, требующий присутствия фотонов, неминуемо приведёт к смещению электрона.

Такое утверждение ставило под сомнение не просто те или иные тео­ретические посылки, но и собствен­но теорию познания. Впервые в ис­тории науки речь шла о том, что в природе есть вещи принципиально непознаваемые. Смириться с этим было трудно и разуму, и душе. Вот как

^ ВРЕМЯ БОРА

Это было героическое время. Научные открытия не были плодом деятель­ности одной выдающейся личности, они потребовали сотрудничества десятков учёных из различных стран, и каждого из них вдохновлял, под­держивал, углублял и вёл вперёд всеобъемлющий критический дух Нильса Бора. Это были времена терпеливой работы в лаборатории, смелых экспериментов, множества ложных стартов и необоснованных предпо­ложений, времена споров, критики и блестящих математических импровизаций.

Аля тех, кто принимал в этом участие, это были времена творения, исполненные ужаса и восторженного трепета перед совершаемым...

(Р. Оппенгеймер.)

Бор являл собой прямую противоположность тем учёным, которые, со­здав теорию, остаток жизни посвящают её защите. Он сам искал недо­статки и слабые места в собственной теории, настаивал на всесторон­нем изучении проблемы и никогда не соглашался удовлетвориться первым попавшимся решением. Любая проблема, которую он разраба­тывал, к моменту её решения теряла почти всякое сходство с первона­чальным своим вариантом.

(Р. Мур.)

Удивительно привлекательным в Боре как в научном мыслителе явля­ется редкостное сочетание смелости и осторожности; мало кто облада­ет его талантом сочетать интуитивное понимание скрытых вещей с уди­вительным чувством критики. Он обладает поразительным знанием деталей, но взгляд его постоянно устремлён на основной принцип, скры­тый под поверхностью. Бесспорно, Бор — один из величайших первоот­крывателей нашего века в области науки.

(А. Эйнштейн.)

166


Гейзенберг описывал охватившее его тогда отчаяние: «Неужели природа и в самом деле настолько абсурдна?».

Зимой 1927 г. Бор и его коллеги почувствовали, что оказались в тупи­ке. Совершенно измучившись, Бор вместе с женой уехал в Норвегию кататься на лыжах. Там, во время стремительных спусков, на свежем горном ветру, безысходность отсту­пила и сменилась ясностью. Через две недели, вернувшись в Копенга­ген, Бор уже излагал Гейзенбергу свою новую идею — знаменитый принцип дополнительности. После месяцев совместной работы, в кото­рой участвовал также Паули, роди­лась теория, о которой Дирак сказал: «Она в корне изменила понимание мира физиками; пожалуй, такого по­трясения наука не знала за всю исто­рию». Роберт Оппенгеймер назвал её «новым этапом в эволюции челове­ческого мышления».

Атомный микромир в корне отли­чается от нашего макромира, утверждалось в новой теории. Невоз­можность точного наблюдения за движением электрона есть принци­пиальное свойство микрочастиц, и это не мешает исследовать их и фор­мулировать законы атомной физики. Главное же в том, что не нужно вы­бирать между представлением об электроне как о частице или волне. Эти «плоские» классические образы не исключают, а дополняют друг дру­га и только вместе могут достаточно полно описывать объёмную реаль­ность квантового мира. Подобная «дополнительность», считал Бор, не препятствие к изучению природы, а её важнейшее свойство, понимание которого требует новой логики.

Многие физики восприняли тео­рию Бора — Гейзенберга насторо­женно и даже враждебно. Отказ от требования определённости, призна­ние непознаваемости движения элек­трона слишком сильно противоре­чили духу и идеалам классической физики. Среди противников этих

идей был и Альберт Эйнштейн, всег­да относившийся к Бору с огромным уважением и интересом. На знамени­том Сольвеевском конгрессе в 1927 г. Эйнштейн неустанно выдвигал всё новые и новые аргументы против квантовой теории. После нелёгких раздумий датский физик отводил их один за другим, ссылаясь в том числе на ранние работы по квантовой ме­ханике самого Эйнштейна. Но тот не мог согласиться с новым видением Вселенной, продолжая и в даль­нейшем отстаивать свою точку зре­ния. Эйнштейну не нравилось, что случайность и вероятность отныне стали частью фундамента физики. В классической статистической фи­зике случайность лишь следствие не­полноты информации о поведении огромного множества частиц, теперь же оказывалось неполным наше зна­ние даже об одной частице. Однако критика Эйнштейна способствовала утверждению новой теории, которая прошла настоящую проверку боем. Начало 30-х гг. XX в. Бор и его кол­леги встретили с чувством особого подъёма: за короткий срок было сде­лано так много, что казалось, скоро в физике не останется несокрушимых бастионов. Молодые горячие головы даже предсказывали: через несколь­ко лет физику можно будет «закрыть»,



Нильс Бор. Графический портрет работы С. Я. Яковлева.



Н. Бор и А. Ф. Иоффе. Москва. 1934 г.

167




Нильс Бор. 1937 г.

на что Бор только улыбался, попы­хивая неизменной трубкой.

В те годы Бор кроме развития квантовой теории много думал и о том, что сформулированные им принципы могут быть применены к другим областям знания — от биологии до социологии, — и обсуждал свои мысли с коллегами. Общение на самые широкие темы являлось неотъемлемой частью работы инсти­тута, гениальные физические идеи рождались не только из формул и экспериментов, им необходима была питательная среда постоянно­го эвристического диалога. Один из участников традиционных вечерних бесед в гостиной у Боров, впослед­ствии знаменитый физик Отто Фриш, вспоминал: «У меня было та­кое чувство, словно сам Сократ вер­нулся к жизни; любой спор он под­нимал на более высокий уровень, черпая из нас мудрость, о существо­вании которой мы и не догадывались (и которой, разумеется, на самом деле не было). Мы беседовали обо всём — о религии и о генетике, о по­литике и об искусстве, — и, когда я возвращался на велосипеде домой по мокрым от дождя копенгагенским

Эвристика (от греч. «эуриско» — «нахожу») — «искусство нахождения ис­тины», система логических и методических правил тео­ретического исследования.

Чтобы спасти свои нобелевские медали от конфискации, В. Гейзенберг и Дж. Франк оставили их у Бора в Копенгагене. Во время оккупации Дании венгерский радиохимик Дьердь Хевеши сохранил их, растворив в царской водке. После войны из это­го металла Нобелевский ко­митет перечеканил медали.

^ ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТЬ КУЛЬТУР

... Шёл август 1938 года. Тревожное лето стояло в Европе. Пять лет господствовал в Германии Гитлер, и нацизм уже начал бесчинствовать за её пределами. Но до королев­ской Дании очередь ещё не дошла, и она могла позволить себе принять Международный конгресс антропологов и этнографов. Через два года это стало бы невозможно.

На одно из пленарных заседаний конгресс собрался в средневековом замке в городе Хельсингёр — в том зна­менитом Эльсиноре, где когда-то по воле Шекспира разыг­ралось действие его трагедии «Гамлет». Гамлетовский воп­рос «Быть или не быть?» стоял тогда острее, чем в шекспировские времена, и касался всего человечества.

Бор взял с собой в Хельсингёр четырёх сыновей. Он хотел, чтобы мальчики увидели, как научное сообщество мирового уровня примет его сокровенные идеи всечело­веческого единения: он выступал с докладом «Философия естествознания и культуры народов».

Бор не был искусным оратором, и если завораживал аудиторию, то тихой убедительностью. Так случилось и в Хельсингёре. «Однако настала минута, когда движение в зале заставило отца умолкнуть... — рассказал впослед­ствии один из сыновей Бора Оге. — А произошло вот что: внезапно, как по команде, вскочили со своих мест деле­гаты Германии и гуськом — в затылок друг другу — поки­нули заседание!» В этот момент с кафедры раздавались

тихие слова докладчика о равноправии всех культур. И ещё: «Всякой человеческой культуре, замкнутой в себе, свойственно националистическое самодовольство!». Оге Бор добавил, что едва ли все немецкие антропологи были нацистами, однако «дисциплина страха» перед доносом о неблагонадёжности их уравнивала.

Но, по-видимому, более других возмутил немецкую де­легацию тезис Бора о том, что есть лишь одно лекарство против губительного самодовольства: признать взаимную дополнительность разных культур, только вместе созда­ющих культуру человечества.



Замок Хельсингёр в Дании, где в 1938 г. проходил Международный конгресс антропологов.

168


улицам, пахнущим фиалками, я чув­ствовал себя пьяным от самого духа платоновских диалогов».

ВОЙНА

Между тем из Германии, где работа­ло немало выдающихся физиков, доходили всё более тревожные изве­стия. В 1933 г. Адольф Гитлер стал рейхсканцлером, и вскоре были при­няты расистские законы против лю­дей «неарийского» происхождения. Бор немедленно отправился в поезд­ку по университетам Германии. Он приглашал учёных, которым грози­ла опасность, переехать в Копенга­ген, а также предлагал помочь устро­иться в других европейских странах. Это было только начало огромной работы, и трудно даже перечислить, сколько выдающихся умов спасли от нацистов Бор и организованный им совместно с братом и другими дат­скими учёными Комитет помощи учёным-беженцам.

С того времени, как стало ясно, что планы Гитлера распространя­ются далеко за пределы Германии, Бору предлагали переехать вместе с семьёй в один из университетов Соединённых Штатов Америки. Но он не покидал Данию и после нача­ла Второй мировой войны, и после оккупации его родной страны, чув­ствуя ответственность как за инсти­тут, так и за организованный им путь спасения учёных из оккупирован­ных стран. Однако в Дании также стало небезопасно, и Бор обеспечи­вал переезд беженцев в Швецию и США. Его беспокоила не только судь­ба учёных. Когда и в Дании, вопреки обещаниям, фашисты попытались начать уничтожение евреев, Бор использовал всё своё влияние, что­бы предотвратить трагедию. Сов­местными усилиями датчан и шве­дов — от короля и королевы до простых рыбаков — датские евреи были спасены.

Во время оккупации Бор катего­рически отказался от любого сотруд­ничества с нацистскими властями, бойкотировал все, хотя бы косвенно связанные с ними мероприятия, под­держивал связь с подпольным движе­нием. Тучи над его головой сгуща­лись. Он и Харальд находились под постоянным наблюдением гестапо, но на арест гитлеровцы пока не ре­шались: опасались, что до сих пор достаточно терпеливая Дания взор­вётся от негодования.

Однако чем дальше, тем иллюзор­нее становилось «мирное сосуще­ствование» с оккупантами. Датчане всё больше тяготились тем, что, по сути, кормили ненавистную армию. В стране участились забастовки и диверсии, на что последовали жес­токие репрессии, расстрелы залож­ников. Наконец 28 августа 1943 г. противостояние стало явным: прави­тельство не выполнило требования оккупантов о расстреле участников забастовок и ушло в отставку, а в стране было введено военное по­ложение. Бор уничтожил все доку­менты института, которые могли б